[发明专利]一种酯酶及其编码基因和应用

说明书

本发明提供一种酯酶及其编码基因和应用，属于基因工程和酶工程技术领域。本发明通过从南极土壤中筛选克隆获得编码酯酶E31‑4922的基因，通过对其表达蛋白研究发现，其对短链的酯类表现出较强的降解活性，最适pH为7.5，且在7.0‑8.0内稳定存在。最适酶活温度为80℃，且在60‑90℃范围内有保持超过80％的活力。其为热稳定酯酶，对超过60℃的高温环境表现出较高的耐受性。对丰富酯酶家族成员特别是耐高温酯酶家族成员具有重要意义。

技术领域

本发明属于基因工程和酶工程技术领域，具体涉及一种酯酶及其编码基因和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

酯酶(esterases)又称为羧酸酯酶，是一种既可以催化水解酯键又可以催化合成酯键的酶类。在其水解酯键时，会使酯键断裂，产物为酸类和醇类；合成酯键时，会使酸的羧基和醇的羟基脱水缩合，产物为酯类和其他香味物质。酯酶作为一种工业用酶，在工业生产中有着重要的利用价值，可以催化酯交换、酯合成和内酯合成等多种反应，而且反应不需要辅酶、反应条件温和选择性高等优点，因此，酯酶被广泛的应用于食品行业、医药行业、洗涤行业和环保行业等多个行业。酯酶的来源非常广泛，存在于动物、植物和微生物中，尤其在微生物的真菌、细菌和酵母菌中存在居多，其中真菌中有曲霉菌、青霉菌和链孢霉菌等12属23种；细菌中有芽孢杆菌、微球菌和乳酸菌等；酵母类中红酵母和毕赤酵母等。这些产酯酶的微生物分布环境也是多种多样的，如植物油加工场，工厂废弃物等等。

目前，有关化学合成制备所需反应物存在诸多的缺点，其制备工艺比较复杂、反应条件特殊、依赖有毒物质且不环保，对资源会形成浪费，成本会增加；用酯酶法进行所需物质的生产，既方便又环保，克服了化学合成步骤中的许多缺点，对产物的生成有一定的针对性。因此，国际上对微生物酶法的运用越来越广泛，与此同时采用生物合成呈香物质的方法成为研究热点。

南极土壤的微生物为了适应极端环境而生存，具有特殊的结构、机能及遗传基因。温度等环境因素是影响微生物生存的重要因素，这使得南极土壤成为低温菌资源基地，同时也为获得性质独特，有针对性用途的工业潜力的酯酶提供了巨大的来源。分子生物学、基因组测序技术和宏基因组测序技术的快速发展，大大加快了南极土壤有潜在价值的酯酶的发现与研究，这会使得克隆酯酶基因，庞大有价值的高产基因工程菌的构建，以及后续的工业化生产奠定了坚实的基础。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种酯酶及其编码基因和应用。本发明通过从南极土壤中筛选克隆获得编码酯酶E31-4922的基因，通过对其表达蛋白研究发现，其对短链的酯类表现出较强的降解活性，最适pH为7.5，且在7.0-8.0内稳定存在。最适酶活温度为80℃，且在60-90℃范围内有保持超过80％的活力。其为热稳定酯酶，对超过60℃的高温环境表现出较高的耐受性。对丰富酯酶家族成员特别是耐高温酯酶家族成员具有重要意义。

本发明的第一个方面，提供一种酯酶E31-4922，所述酯酶E31-4922是具有如下(a1)或(a2)特征的蛋白质：

(a1)其氨基酸序列与SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列一致；

(a2)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的突变体，该突变体具有与SEQ ID NO.1所示的蛋白序列至少90％以上的同源性及至少90％以上的酯酶活性。

其中，SEQ ID NO.1由299个氨基酸残基组成。

本发明第二个方面，提供一种编码所述酯酶E31-4922的基因。所述酯酶E31-4922的编码基因从南极土壤中筛选克隆获得。

其中，所述基因具有(b1)-(b3)中任一所述核苷酸序列：

(b1)SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；